RETENCIÓNDEAGUAENUNSUELOMEDIANTEPAÑALESDESECHABLES Griselda Polanco Segovia
Rosa María Espinosa Valdemar Irma Delfín Alcalá Sylvie Turpin Marion
Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco - División de Ciencias Básicas e Ingeniería- Departamento de Energía
Av. San Pablo 180, Col. Reynosa Tamaulipas, C.P. 02200 México, D.F. Tel y Fax: (55) 5318 9062, e-mail: rmev@correo.azc.uam.mx y 19741117@prodigy.net.mx
RESUMEN
Se realizó un estudio de evaluación de la factibilidad de utilizar el residuo de pañal desechable para incrementar la capacidad de retención de agua en un suelo. Se realizaron una serie de pruebas por duplicado a un suelo rico, las que se dividieron en dos categorías, pruebas de retención de agua (pruebas R), y pruebas de germinación de semillas de frijol (pruebas G); como control se utilizaron unidades experimentales sin pañal. En las pruebas R, se manejaron como variables: la cantidad de pañal intercalado, su contenido de humedad, el porcentaje de humedad en la unidad experimental y la profundidad de la capa de pañal. En las pruebas G, se trabajó con y sin reemplazo de cada semilla que germinaba por una semilla nueva y se determinó el porcentaje de germinación en ambos casos. En los ensayos con pañal se obtuvo 77% de retención de agua contra 33% para la prueba de control y 82% de germinación, en comparación con 8% para la prueba de control. A partir de los resultados obtenidos en el presente estudio, se deduce que es posible aprovechar la propiedad superabsorbente de los pañales desechables para retener la humedad en suelo como una alternativa de aprovechamiento de estos residuos. Además se observó que el pañal no compite por humedad con las semillas y ésta puede ser aprovechada para la germinación de semillas de frijol y posiblemente de otras. De aplicarse a mayor escala, se podría obtener un importante beneficio económico en las actividades agrícolas ya que disminuiría notablemente la cantidad y frecuencia de riego, aunque debe diseñarse un tratamiento que permita retirar el plástico del pañal desechable. Este estudio va encaminado a la recuperación de suelos áridos y semiáridos.
INTRODUCCIÓN
El incremento en el empleo de productos desechables a partir de la década de los sesentas generó una problemática ambiental de magnitudes considerables en lo que respecta a la disposición de residuos sólidos, principalmente en aquellas ciudades en donde la disponibilidad de terreno es prácticamente nula. Actualmente, se carece de información que se oriente a definir y cuantificar los impactos ambientales y económicos derivados del empleo de productos desechables en lugar de aquellos que son reciclables.
Entre estos productos se encuentran los pañales desechables que tuvieron un gran auge debido a su eficiencia para mantener secos a los bebes, esto se debe a su composición cuya capa interna está hecha de polipropileno, un plástico de tacto suave que se mantiene seco. La parte central está hecha de un polvo "superabsorbente" (poliacrilato de sodio), combinado con celulosa, que es el componente mayoritario del pañal (60%), además de una capa de fibra que evita que el fluido se remanse en un punto y le obliga a distribuirse por toda la superficie. La capa externa es de polietileno, retiene el fluido y deja pasar el vapor. El conjunto se une con puños de polipropileno hidrófobo, con una banda elástica en torno a los muslos para impedir la salida del fluido. El pañal se sujeta al bebé mediante bandas adhesivas o "velcro". Ver figura 1. [Rodríguez, 2003].
Figura 1. Pañal desechable [Fuente: Rodríguez, 2003]
Los pañales desechables pueden absorber hasta 500 veces el peso de su material superabsorbente, de ahí su gran eficiencia; esta propiedad se debe al poliacrilato de sodio.
Informes de la Secretaría del Medio Ambiente, indican que de las casi 20,000 toneladas diarias de residuos sólidos municipales, generadas en la Zona Metropolita de la Ciudad de México en el año 2003, el 3.37% correspondió a pañales desechables, lo cual equivale a cerca de 700 toneladas diarias. [SMA, 2003].
Esta enorme cantidad de desechos actualmente no recibe algún tipo de recuperación o tratamiento, y representa un porcentaje importante del volumen total de basura a disponer principalmente en áreas urbanas. Por eso es importante que se estén desarrollando una serie de investigaciones científicas en la línea de alternativas de tratamiento para pañales desechables.
JUSTIFICACIÓN
El uso masivo del pañal desechable se ha convertido en un problema ambiental, debido a que genera un desecho que no es degradable ni reutilizable; y además, ocupa un gran volumen dentro de los residuos sólidos municipales.
Por otra parte, el suelo agrícola promedio está constituido aproximadamente de 50% de partículas sólidas (arena, limo y materia orgánica), 25% de agua y 25% de aire. La presión ejercida por la maquinaria agrícola y ganado ocasionan la compactación superficial del suelo, alterando su
degradación y, a su vez, 70% de esta cifra es degradación de moderada a extrema, donde la fertilidad del suelo se encuentra reducida fuertemente. [SMA, 2002].
El presente proyecto estudia la posibilidad de aprovechar la propiedad súper absorbente de los pañales desechables transmitiendo al suelo la capacidad de absorción de agua y disminuir la desertificación de los suelos degradados, logrando así la recuperación de suelos potencialmente fértiles. Al cabo de algunas décadas, la celulosa del pañal se desintegrará, bien porque se mineralice o porque se convierta en biomasa de los propios organismos degradadores, en cambio, los materiales plásticos, polietileno, polipropileno y poliuretano, no serán afectados. La presencia en el suelo de estos polímeros resistentes es un aspecto que debe considerarse, pues si bien no representan un riesgo de toxicidad para los cultivos, sí causan contaminación visual, y en grandes volúmenes pueden afectar la humectación del suelo, por lo que deben ser eliminados antes de la incorporación del residuo al suelo. [Espinosa y Delfín, 2002].
ANTECEDENTES
En 1993 se inició en la UAM – A una línea de investigación acerca de alternativas de tratamiento para los pañales desechables y aprovechamiento de estos residuos. Entre los resultados obtenidos puede destacarse que se demostró que el hongo P. ostreatus podía desarrollarse y fructificar en el pañal desechable, con una degradación de entre 50 y 90% del residuo. [Nava, 1993].
En 1995 se realizó una nueva investigación que evaluaba el papel que desempeñaba el pañal desechable en la retención y distribución de humedad en suelo, obteniéndose como resultado que había hasta un 70% de retención de humedad en comparación con 40% para el mismo suelo sin tratamiento. [Apaseo y Pérez, 1995].
OBJETIVOS
• Determinar la factibilidad de retención de agua en un suelo aprovechando la propiedad absorbente de los pañales desechables.
Determinar si la humedad retenida en el suelo, intercalado con pañal desechable, favorece la germinación de semillas de frijol.
METODOLOGÍA
Se realizaron una serie de pruebas por duplicado a un suelo que fue obtenido de excavación de una obra pública, las pruebas que se realizaron se pueden dividir en dos categorías: pruebas de retención de humedad, llamadas “Pruebas R” y pruebas de germinación, llamadas “Pruebas G”; las pruebas que se llevaron a cabo se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1. Pruebas realizadas
Pruebas de germinación de semillas de frijol Pruebas de retención de humedad
Con reemplazo de semillas germinadas
Sin reemplazo de semillas germinadas
R1. Sin pañal G1. Sin pañal R2. Con un pañal no saturado,
intercalado a 5 cm de profundidad
G2. Con un pañal no saturado, intercalado a 5 cm de profundidad R3. Con un pañal saturado, a 5 cm
de profundidad
G3. Con un pañal saturado a 5 cm de profundidad
G7. Sin pañal
R4. Con un pañal saturado, colocado en el fondo
G4. Con un pañal saturado colocado en el fondo
R5. Con un pañal saturado colocado en el fondo y con exceso de agua
G5. Con tres pañales saturados, colocados en el fondo, sin adición de agua
R6. Con tres pañales saturados, al fondo sin adición de agua
R7. Con tres pañales saturados, colocados en el fondo y exceso de agua
G6. Con tres pañales no saturados, colocados en el fondo
G8. Con un pañal no saturado, a 5 cm de profundidad
Como puede verse en la tabla 1, se estudiaron distintas condiciones de tratamiento para determinar los mayores porcentajes de retención de humedad y de germinación de semillas de frijol; para ello se manejaron las siguientes variables en las pruebas que se realizaron:
• Cantidad de pañales. Se realizaron pruebas con 1 y 3 pañales. Ver Tabla 1
• Contenido de humedad en los pañales. Se utilizaron pañales con agua a saturación y con agua por debajo del punto de saturación del pañal. Ver Tabla 1
• Contenido de humedad en la unidad experimental de prueba. Se probaron condiciones de sequía y de exceso de agua. Ver Tabla 2
• Profundidad de la capa de pañal. Se colocaron los pañales en el suelo al fondo del recipiente y a 5 cm de profundidad. Ver Tabla 1
Tabla 2. Descripción de experimentos
Prueba Pañales Agua en cada pañal (ml) Agua adicionada (ml) Humedad total (ml)
R1 0 - 1080 1080 R2 1 178 902 1080 R3 1 900 180 1080 R4 1 1000 80 1080 R5 1 1000 1080 2080 R6 3 1000 0 3000 R7 3 1000 1080 4080 G1 0 - 3330 3330 G2 1 420 2910 3330 G3 1 900 2430 3330 G4 1 900 2430 3330 G5 3 900 630 3330 G6 3 550 (en los 3) 530 1080 G7 0 - 1080 1080 G8 1 100 980 1080
Cada prueba se montó en un recipiente con 4500 g de suelo al que se le introdujo la cantidad requerida de pañales con agua, cortados en trozos, se adicionó agua a capacidad de campo (tomando en cuenta el contenido de humedad de los pañales) sin posterior riego. Ver figura 2.
Figura 2. Capa de pañal
A las pruebas R se les realizó un monitoreo diario de peso y contenido de humedad a diferentes profundidades, mediante un medidor de humedad en suelo marca LIC, durante 30 días, datos que permitieron calcular el porcentaje de retención de agua.
En las pruebas G se sembraron 26 semillas de frijol y se manejaron dos modalidades:
1. % de germinación, con reemplazo de semillas. Se reemplazó cada semilla germinada por una semilla nueva durante un periodo de 30 días y se determinó el porcentaje de germinación.
2. % de germinación, sin reemplazo de semillas. En este caso se observó la germinación y el crecimiento de semillas durante 7 días y se determinó el porcentaje de germinación.
Para obtener los porcentajes de retención (%R) y de germinación (%G) se emplearon las siguientes fórmulas: 100 * pañal en agua de ml adicionada agua de ml retenida agua de ml % + = R 100 * sembradas semillas germinadas semillas %G=
Se realizaron tres experimentos sin pañal (control), uno para la serie R (prueba R1) y uno para cada modalidad de la serie G (pruebas G1 y G7). En la figura 3 se presenta un diagrama de flujo de la técnica experimental.
Figura 3. Diagrama de flujo del experimento Se colocó el suelo y se le introdujo la cantidad deseada de pañales Se ajustaron las pruebas R con agua a capacidad de campo y se realizó un monitoreo diario de peso y humedad Se sembraron 26 semillas en cada prueba G y se ajustó a capacidad de campo Se obtuvieron los porcentajes de retención para cada prueba R para un periodo de 30 días
Se obtuvieron los porcentajes de germinación para cada prueba G con reemplazo para un periodo de 30 días
Se reemplazó cada semilla germinada por una semilla nueva Se obtuvieron los
porcentajes de germinación para cada
prueba G sin reemplazo para un periodo de 7 días
Los pañales utilizados fueron pañales nuevos marcas “Huggies tipo niña etapa 4” y “Kleen Bebé
etapa 4”. Se emplearon pañales saturados con agua y pañales con humedad por debajo del nivel
de saturación. El volumen de agua correspondiente a “saturación” se determinó experimentalmente encontrándose que los pañales Huggies requerían 900 ml de agua, en tanto que los de Kleen bebé necesitaban 1000 ml. El agua para saturación corresponde aproximadamente a 500 veces el peso del material superabsorbente del pañal.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se observó hasta un 77% de retención de agua en los experimentos con pañal desechable, en comparación con 33% del control. La cuantificación de la germinación con reemplazo de semillas tuvo una eficiencia hasta de 82% en comparación con 8% para la prueba control. En la prueba de germinación sin reemplazo de semillas se encontró una eficiencia hasta de 100% en comparación con 50% de la prueba control. Los resultados de todas las pruebas se muestran en la Tabla 3. La figura 4 muestra las gráficas de los resultados obtenidos en los experimentos y los valores de sus respectivas pruebas de control (R1, G1 y G7).
Tabla 3. Resultados de Pruebas de Retención de Humedad y de Germinación de Semillas de Frijol
Prueba % Retención de Humedad Prueba % Germinación
1 32.9 1 7.1 R1 2 32.9 G1 2 8.0 1 60.7 1 81.7 R2 2 60.7 G2 2 81.9 1 53.7 1 79.4 R3 2 49.1 G3 2 77.8 1 44.4 1 81.8 R4 2 32.9 G4 2 78.8 1 47.4 1 7.1 R5 2 47.1 G5 2 3.9 1 77.5 1 72.9 R6 2 73.3 G6 2 65.3 1 65.1 1 50.0 R7 2 66.9 2 57.7 - - - G7 3 76.9 - - - 1 88.5 - - - 2 92.3 - - - G8 3 100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 % Reten c ió n de humedad R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 Pruebas 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 % G e rmi n aci ón de s e millas G1 G2 G3 G4 G5 G6 Pruebas
4a. Retención de humedad 4b. Germinación y reemplazo de semillas 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Germina c ión de semillas G7 G8 Pruebas
4c. Germinación sin reemplazo de semillas
Figura 4. Resultados de los experimentos y sus respectivas pruebas de control
En todos los casos estudiados, los porcentajes de retención de agua de las pruebas con pañal superaron el valor de la prueba de control. El agua retenida en los montajes experimentales permaneció casi constante en la capa de suelo próxima a la capa de pañal, con un incremento notable por debajo y dentro de la capa de pañal. Esto parece indicar que la capa de pañal representa una barrera que impide que el agua que se encuentra debajo de ella pueda migrar hacia la superficie y perderse por evaporación. Ver figura 5.
Los porcentajes de germinación de semillas de frijol en los experimentos con pañal fueron muy superiores a los de las pruebas de control en casi todos los casos estudiados, incluso se observó que la germinación en estas unidades experimentales condujo a plantas más altas que las de aquellas en las que no hubo acondicionamiento, a pesar de no haber tenido riego ni otra fuente adicional de agua. Por lo tanto, se puede considerar que el agua retenida en la capa de pañal puede ser aprovechada para la germinación de semillas de frijol. Ver figura 6.
6a. Suelo sin pañal 6b. Suelo con pañal
Figura 6. Crecimiento de plantas al día 7.
La caracterización del suelo, de acuerdo a la normatividad mexicana, se muestra en la tabla 4. Tabla 4. Propiedades del suelo
Propiedad Valor
Capacidad de Campo 42.5 %
pH 8.7 a 19 °C
Contenido de Humedad 8.86 %
Contenido de Nitrógeno Total No detectable Contenido de Fósforo 60.7 ppm
Contenido de Materia Orgánica Total 16.6 % Contenido de Carbono 9.7 %
CONCLUSIONES
A partir de los datos obtenidos en este estudio, se concluye que el porcentaje de retención de agua en el suelo se incrementa de manera importante si se le “acondiciona” con pañales desechables. El presente trabajo demuestra que es posible aprovechar la propiedad superabsorbente de los pañales desechables para retener la humedad en suelos, por lo que esta puede ser considerada como una alternativa de tratamiento y aprovechamiento de estos residuos. Se observó que el pañal desechable no compite con las semillas por el agua disponible, por lo que la humedad
retenida en el suelo con pañal puede ser aprovechada para la germinación de semillas, de frijol, y posiblemente de otras semillas.
Las aplicaciones de este estudio van encaminadas a la recuperación de suelos áridos y semiáridos con el fin de contribuir a disminuir el problema de desertificación de suelos con baja retención de humedad, lo que permitiría recuperar suelos agrícolas y zonas forestales.
REFERENCIAS
APASEO L. A. y PÉREZ T. G., (1995). “Evaluación del Papel que Desempeña el Pañal Desechable en la Retención y Distribución de Humedad en una Muestra de Suelo del Municipio de Ecatepec”. Proyecto Terminal en Ingeniería Ambiental, UAM – Azcapotzalco, México, 1, 6 - 8, 81 – 94 y 118 - 138.
ESPINOSA V. R. M. y DELFÍN A. I., (2002). “Pañales Desechables para la Agricultura”. Teorema Ambiental - Tierra, No. 36, 16 y 17.
NAVA L. E., (1993). “Tratamiento de Pañales Desechables Empleando un Cultivo de Hongos Comestibles”. Proyecto Terminal en Ingeniería Ambiental, UAM – Azcapotzalco, México, 1, 11 – 12, y 50 - 53.
SMA, (2002). “Informe de la situación del medio ambiente en México. Compendio de estadísticas ambientales”. Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales.
SMA, (2003). “Dirección de Educación Ambiental – Residuos Sólidos Domésticos”. Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales.
Referencias Electrónicas:
RODRÍGUEZ M. P., (2003). “El Rincón de la Ciencia - Cómo Funciona un Pañal”.
http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc-39/RC-39.htm. 27 - Abr - 2003.